BIM技术在EPC项目设计管理阶段的应用

2022-01-05王雅娟

天津建设科技 2021年6期

王雅娟

（中国电建集团山东电力建设有限公司，山东济南 250000）

BIM作为一种全新的技术被认为将会推动建筑业发生革命性的改变，住建部在2015年6月发布的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中提到，2020年底，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM（Building Infor⁃mation Modeling，建筑信息模型）与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用[1]。设计是一个工程项目成功的关键，由于项目设计和采购、施工的沟通不畅等问题[2]，会造成“信息孤岛”及工程量大、效率低等问题。为确保项目的执行效果，沙特阿拉伯王国萨勒曼国王国际综合港务设施项目采用BIM正向设计，有效架起设计和采购、施工的“桥梁”，本文以此工程为例，探索互联网时代下新的项目管理模式，融入BIM技术的项目管理模型将成为工程行业发展的新方向。

1 工程概况

沙特阿拉伯王国萨勒曼国王国际综合港务设施项目P4、P5、P6标段为主体工程。其中P4标段为商业船舶和钻机平台维护修理区；P5标段为新商业船舶、海上平台制造区；P6标段为海上平台、钻机制造区及公用服务设施。项目采用中国电建集团山东电力建设有限公司主导的EPC模式，其中设计由JACOBS设计集团采用BIM技术正向设计，选用Revit 2018（主要建模有压管网、建筑、结构、海工）和Civil 3D（主要建模地下无压管网，包括雨水、工业废水和生活污水系统）完成主体3D建模；中国电建集团山东电力建设有限公司设计管理部负责对设计交付物进行审核，选用Navisworks 2018作为设计施工协调软件，Synchro Pro作为施工模拟软件对施工进行模拟。

为提高管理效率[3~4]，采用BIM技术进行设计管理，主要应用点包括从模型直接二维出图[5]、利用BIM可视化的特点实现三维审核和设计优化[6~8]、通过从模型中提取工程量对设计院提交工程量的校核[9]、根据业主要求对设计院的交付物进行碰撞检测[10]、利用AR（Augmented Reality增强现实）技术解决现场存在的设计问题[11]。

2 BIM技术设计管理应用分析

2.1 组织策划

在项目策划阶段，设计管理团队根据业主要求及项目需求，策划了基于BIM技术的全正设计及融入BIM技术的设计管理模式。探索并实现了基于设计院内部使用ProjectWise和设计管理团队使用Aconex的多专业协同设计和管理。通过协同设计平台，各专业、各工程师可实现模型高度共享，实现项目的集中管控、规则定制和资料互提。

在设计阶段，设计单位利用BIM技术的可视化、参数化设计、模拟仿真等特性，实现一模多用的全正向设计；设计管理团队基于BIM技术有效地将设计和采购、施工进行了链接，打通从设计到采购、施工的数据流，为项目的成功执行打下坚定基础。见图1。

图1 设计管理阶段流程

2.2 三维出图

项目推行BIM全过程正向设计并取得了一定成果。在模型的基础上，各专业设计人员通过BIM软件直接导出CAD施工图、工程量清单等，充分利用模型中的信息，做到一模多用；在设计优化及深化过程中，在模型中进行修改，直接导出图纸，简化人工数据搬运过程，实现“图模一致”及真正的正向设计。例如，在空压机房建筑模型中，包含图纸清册、图纸、图纸列表等信息并且在每张图纸备注中说明图纸自哪一个模型中抽出，可以导出模型对应的图纸清册，通过二三维关联，方便模型和图纸对应查看，实现“图模一致”。见图2。

图2 模型中直接出图

为加快审核效率，设计管理团队进行了一系列的软件二次开发，例如模型图纸管理脚本，可以自动快速导出所有模型中包含的上万张施工图纸，提高工作效率。

2.3 三维审核及设计优化

EPC项目由于边设计边施工且交叉专业较多，难免会存在设计阶段未能发现和解决的专业之间交叉碰撞问题；因此设计管理团队需在收到设计交付的BIM模型后再次对各专业模型交叉进行审核、碰撞检测、管线综合、设计优化等，做到尽早发现、尽早提出、尽早解决，以避免过多的设计问题集中在施工阶段被发现；从而降低解决问题的成本，提高设计质量。

本项目中，各单体建筑物模型分为建筑、结构、给排水、暖通等8个专业，模型的校核均在Navisworks软件中进行。例如，在建筑物消防泵站对各专业模型合模，进行模型检查。通过模型的轻量化整合，结合标注、测量、视点、批注管理等功能，实现协同管理。通过三维可视化的优势，使各相关方了解各专业设计意图，实现“所视即所得”效果，以此加强项目的管理，实现可视化管理。见图3。

图3 各专业模型三维审核

与传统的二维图纸审核相比，三维可视化审核可以实现有效协同，有利于提高沟通效率和人员工作效率，缩短解决问题时间，使设计意图更加清晰地传递并达到设计优化效果，例如，通过对楼道管道、风管、桥架等进行校核及优化布置，提高了楼道净高，达到设计优化效果。见图4。

图4 模型优化布置

2.4 碰撞检查

BIM的碰撞检查可以有效解决施工前的各类碰撞问题。

1）设计选型与最终采购的设备尺寸存在偏差的问题。通过将厂家模型与设计模型整合发现设备基础设计与厂家设计不一致，设备检修或运行空间不足。

2）跨专业之间的碰撞问题。风管标高过高与建筑梁产生碰撞，见图5。通过导出碰撞报告与设计院、施工召开设计协同会解决问题。见图6。

图5 建筑墙体与风管产生碰撞

图6 碰撞检查报告

3）技术设备区域检修空间、安全距离与通过性检查。对建筑物消防泵站空间进行检测，查看管道是否满足维修要求。通过使用第三人行走和漫游的方式实现虚拟现实场景的观察模拟，可以根据需要选择第三人的身高及漫游中的碰撞和蹲伏选项，在检查漫游过程中，当有碰撞感时，即当前方有障碍物或所通过区域空间不足时就会产生相应的蹲伏动作，据此判断是否满足要求。见图7。

图7 空间检查

通过对各模型进行碰撞检测，实现施工前的零碰撞和零问题目标，达到避免返工、降低建造成本的目的，确保项目各专业的顺利施工。

2.5 工程量管理

由于项目体量大，模型数量达到1 500个，各专业导出的工程量超出Excel的最大行数1 048 576，因此采用PowerBI对模型数据进行分析，发布为PowerBI在线数据，工程师仅需点开网页即可对指定区域或指定类别的工程量进行快速查询与验证。

在线工程量检查验证页面左边为数据显示模块，右边为数据过滤设定模块，可实现对特定区域、特定单体、特定工作包工程量的快速查询。从模型快速导出工程量可以辅助各专业工程师对设计院提交的工程量进行审核及材料采购。见图8。

图8 工程量在线管理系统

2.6 混合AR使用

利用BIM技术的可视化特点并结合AR技术，将模型通过特定格式上传云端并下载到移动端，在施工现场通过定位将模型和建设实物1∶1有效重合，让设计管理人员融入模型中，结合标注、隐藏、透明度等功能，有效实现协同，提前发现设计问题。例如，在13.8 kV变电站中，运用混合AR技术，通过3D模型与建筑物对比，能快速看出现场主体与模型及图纸的对比关系，从而快速查找位置及解决问题。此类应用在建筑物的机电安装、精装修工程等专业应用比较广泛。见图9。

图9 建筑实物与3D模型对比

3 主要存在的问题及解决措施

本项目设计管理过程中面临的主要问题是模型与图纸不匹配。这是因为：图纸和模型均是分批次、分阶段提交审核或下发现场，审核或施工过程中会出现设计输入变化或者收到现场变更，设计院据此对图纸和模型进行更新，但图纸、模型更新不匹配。建模时，可以给模型设置版本参数（M00,M0A1,M0A2等）；对一个版本模型内可能包含数张图纸，图纸可能因更新次数不同而包含不同版本号（例如00，0A1，0A2等）的情况；可以在模型中添加一个图纸清册，导出此图纸清单后可与项目部收到的施工图纸清册进行核对，确认此模型是否为最新版本。